TWI496927B - 物理氣相沉積系統、用於一物理氣相沉積系統之磁電管及用於使一磁電管運作以提供一可調整對稱磁軌之方法 - Google Patents

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Description

物理氣相沉積系統、用於一物理氣相沉積系統之磁電管及用於使一磁電管運作以提供一可調整對稱磁軌之方法
本發明是有關於一種物理氣相沉積系統，特別是有關於一種用於一物理氣相沉積系統之磁電管。
積體晶片是由複雜的製程所形成，在此複雜的製程之中，一工件係受到不同的步驟而形成一或多個半導體裝置。一些製程步驟可以包括成型一薄膜於一半導體基底之上。薄膜在一低壓處理室之中利用物理氣相沉積能被沉積於一半導體基底之上。
物理氣相沉積係藉由以具有複數個高能離子之電漿作用在一靶材之上而被典型地執行。高能離子會與靶材碰撞，因而使微粒移動於一蒸汽之中。蒸汽是被傳送至一半導體基底處，並且蒸汽是積聚於半導體基底之上以形成一薄膜。
本發明基本上採用如下所詳述之特徵以為了要解決上述之問題。
本發明之一實施例提供一種物理氣相沉積系統，包括一處理室，係容置一工件；一濺鍍靶材，設置於該處理室之內；以及一磁電管，包括一磁性元件，定位於該濺鍍靶材之一背側上，係用以產生在該處理室內與離子運作之一磁場；一第一流動元件，繞一樞轉點旋轉，係用以使該磁性元件移動於一環狀方向之中；以及一第二流動元件，係用以使該磁性元件直線擺動於與該環狀方向中之移動同時 發生之一徑向方向之中，其中，同時發生之環狀與徑向移動係使該磁性元件沿一磁軌移動，該磁軌對稱於一直線，該直線延伸穿過該樞轉點。
根據上述之實施例，該第一流動元件包括一旋轉軸，係用以使該磁性元件繞著該濺鍍靶材之一中心旋轉。
根據上述之實施例，該第二流動元件包括一彈性元件，以及該彈性元件具有一可變長度，並且係連接於該磁性元件與該旋轉軸之間。
根據上述之實施例，該物理氣相沉積系統更包括一次要外側磁石，係繞著該濺鍍靶材之一周緣被定位，並且係產生作用於該磁性元件上之一次要磁場，以使一相斥力徑向朝內推動該磁性元件，其中，該相斥力係對抗由該磁性元件之旋轉所產生之一離心力，以在該磁軌之中提供一徑向震動移動。
根據上述之實施例，該次要外側磁石包括用於動態調整該次要磁場之長度之一電磁石。
根據上述之實施例，該對稱磁軌能藉由調整在該彈性元件之可變長度中之改變、彈性元件之一彈性長度或該磁性元件之一旋轉頻率而被調整。
本發明之另一實施例提供一種用於一物理氣相沉積系統之磁電管，包括一磁性元件，係產生在電漿內與離子運作之一磁場，以增加一濺鍍靶材之濺鍍；一旋轉軸，係由一第一馬達所運作，以使該磁性元件繞著該濺鍍靶材之一中心旋轉；以及一彈性元件，連接於該磁性元件與該旋轉軸之間，其中，該彈性元件係用於在該磁性元件之旋轉過 程中連續變化該旋轉軸與該磁性元件之間的一徑向距離；其中，該旋轉軸與該彈性元件係可操作以使該磁性元件沿著具有一可調整路徑之一對稱磁軌移動。
根據上述之實施例，該磁性元件包括複數個永久磁石。
根據上述之實施例，該對稱磁軌能藉由調整在該彈性元件之可變長度中之改變、彈性元件之一彈性長度或該磁性元件之一旋轉頻率而被調整。
根據上述之實施例，用於一物理氣相沉積系統之磁電管更包括一次要外側磁石，係繞著該濺鍍靶材之一周緣被定位，並且係產生作用於該磁性元件上之一次要磁場，以使一相斥力徑向朝內推動該磁性元件，其中，該相斥力係對抗由該磁性元件之旋轉所產生之一離心力，以在該磁軌之中提供一徑向震動移動。
根據上述之實施例，該次要外側磁石包括用於動態調整該次要磁場之長度之一電磁石，以調整該彈性長度。
根據上述之實施例，該彈性元件包括一圓筒，具有一可移動活塞，其中，該可移動活塞係連接於位在一側上之一彈簧以及位在一相對側上之該磁性元件；以及一氣動閥，係用以控制流入及流出該圓筒之空氣的流動，其中，該磁性元件從該濺鍍靶材之中心之一距離係藉由變化在該圓筒內之空氣壓力而被控制，以改變該可移動活塞之位置。
根據上述之實施例，該彈性元件包括一齒輪箱，具有與一螺桿連接之一第二馬達，其中，該螺桿具有連接於該磁性元件之一第一端以及連接於一配重之一第二端；其中，該齒輪箱係根據該第二馬達之運轉來使該螺桿轉動， 以使該磁性元件及該配重進行直線移動。
根據上述之實施例，該彈性元件包括一第二馬達，係用以驅動具有齒部之一蝸輪，其中，該齒部具有筆直以及平行於一旋轉軸之邊緣；以及一螺旋齒輪，具有連接於該磁性元件之一第一端以及連接於一配重之一第二端，並且係與該蝸輪嚙合；其中，該蝸輪係使該磁性元件及該配重進行直線移動。
本發明之再一實施例提供一種用於使一磁電管運作以提供一可調整對稱磁軌之方法，包括：使一電源運作以提供電力於具有一磁性元件之該磁電管，以產生延伸通過一濺鍍靶材之一或多個磁場；使一第一流動元件運作，以使該磁性元件移動於一環狀方向之中；以及使一第二流動元件運作，以使該磁性元件直線移動於與該環狀方向中之移動同時發生之一徑向方向之中，其中，使該磁性元件移動於該環狀方向與該徑向方向中之步驟係提供一對稱磁軌。
根據上述之實施例，使一第一流動元件運作之步驟包括：使一旋轉軸運作，以使該磁性元件繞著該濺鍍靶材之一中心旋轉。
根據上述之實施例，使該第二流動元件運作之步驟包括：變化連接於該磁性元件與該旋轉軸之間之一彈性元件的長度。
根據上述之實施例，使該第二流動元件運作之步驟更包括：使繞著該濺鍍靶材之一周緣被定位之一次要外側磁石運作，以產生作用於該磁性元件上之一次要磁場，以使一相斥力徑向朝內推動該磁性元件；其中，該相斥力係對 抗由該磁性元件之旋轉所產生之一離心力，以在該磁軌之中提供一徑向震動移動。
根據上述之實施例，更包括：動態調整該磁電管之一或多個運作參數，以改變該對稱磁軌。
根據上述之實施例，該一或多個運作參數包括該彈性元件之一可變長度、彈性元件之一彈性長度或該磁性元件之一旋轉頻率。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。
第1a圖係顯示一物理氣相沉積系統100之剖面示意圖。物理氣相沉積系統100包括有一處理室102，處理室102具有用於固持一工件104之一支撐座106。一線圈108，連接於以一RF頻率(例如，13.56MHz)運作之一發電機110，是用於產生一磁場，其可從發電機110轉移能量至位在處理室102內之氣體微粒，以形成一電漿112。位於處理室102之頂部處之一靶材114是耦合於一高電壓直流電源116，在此，高電壓直流電源116係施加一偏壓於靶材114。此偏壓會造成來自於電漿112之高能量離子噴濺靶材114，並且產生靶材原子118。在被線圈108離子化之靶材原子118是藉由以線圈108所產生之磁場以及藉由以一發電機120施加於工件104之一偏壓而附著於工件104，在此，發電機120是耦合於支撐座106。
一磁電管122是定位於靶材114之背側上。磁電管122 包括有由一馬達128驅使轉動之一磁性元件124。磁性元件124可以被浸入(經由入口129a及出口129b被提供之)水中來被冷卻。在濺鍍過程中，磁性元件124係產生一磁場126。磁場126係與位在電漿112內之離子上的一力作用，以捕捉離子靠近靶材114。被捕捉之離子會與靠近靶材114之中性氣體微粒碰撞，因而增進靠近靶材114之電漿112之離子化以及導致一高濺鍍率。
如顯示於第1b圖中之磁電管之一上視圖130所示，磁性元件124及一第一配重132係繞著一第一樞接點134旋轉，其乃是附著於繞著一第二樞接點138旋轉之一剛性結構136。如顯示於第1c圖中之一上視圖140所示，此種磁電管設計提供了繞著靶材114前進之磁軌142。較多的旋轉圈數，當被浸入水中冷卻時與磁性元件之一相對慢的移動結合時，意味著一相對大的時間是由磁性元件124所需去達成靶材114之完全覆蓋以及得到一良好的晶圓均勻度。
如上所述，本發明是有關於一種電漿處理系統，其包括一磁電管透過震動與轉動運作的結合來提供一可調整及對稱的磁軌。在一些實施例之中，磁電管包括用以產生一磁場之一磁性元件。磁性元件是附著於一彈性元件，彈性元件是連接於磁性元件與一旋轉軸之間，用以使磁性元件繞著濺鍍靶材之一中心旋轉。在磁性元件之旋轉過程中，彈性元件可變化其長度去改變旋轉軸與磁性元件間之徑向距離，以使得磁性元件於一環狀方向與一徑向方向中之同時發生的運動能夠被進行。此種運動可允許一可調整及對 稱的磁軌，其可在一短沉積時間內提供良好的晶圓均勻度。
第2圖係顯示一物理氣相沉積系統200之一些實施例之俯視示意圖，在此，物理氣相沉積系統200包括有用於透過震動與轉動運動之結合而提供一可調整及對稱磁軌之一磁電管。
磁電管包括有用於在一處理室216內產生一磁場之一磁性元件202，在此，處理室216係容置一工件(未顯示)。磁電管更包括用以使磁性元件202移動於一環狀(亦即，旋轉的)方向中之一第一流動元件以及用以使磁性元件202直線移動於與環狀運動同時發生之一徑向方向中之一第二流動元件。磁性元件202之同時發生的環狀與徑向運動可使得磁性元件202沿一對稱磁軌210移動。當在一短時間內確保良好沉積均勻度時，對稱磁軌210可提供良好的靶材利用(亦即，靶材之全面腐蝕)。
在一些實施例之中，第一流動元件包括一旋轉軸204，以及第二流動元件包括具有一可變長度之一彈性元件206。磁性元件202是連接於彈性元件206。彈性元件206是從磁性元件202延伸至旋轉軸204，其大約是位於一濺鍍靶材114之中心處。彈性元件206可變化其長度，因而可變化磁性元件202相對於靶材114之中心的距離。旋轉軸204可同時使磁性元件202繞著濺鍍靶材114之中心旋轉，以允許磁性元件202追隨著對稱磁軌210。在一些實施例之中，旋轉軸204是連接於使旋轉軸204轉動之一馬達。藉由改變旋轉速度及/或長度改變的大小，具有一可調整路徑之一對稱磁軌210能被獲致。
在一些實施例之中，一次要外側磁石212係繞著濺鍍靶材114之周緣被定位。次要外側磁石212可以具有複數個永久磁石或繞著濺鍍靶材114之周緣被定位之複數個電磁石。次要外側磁石212係產生作用於磁性元件202上之一次要磁場，以使一相斥力214徑向朝內推動磁性元件202，因而造成在磁性元件202之徑向位置中的改變(亦即，造成彈性元件206之長度改變)。相斥力214係對抗由磁性元件之旋轉所產生之一離心力，其可向外推動磁性元件202。離心力與相斥力會產生由磁軌210所繪示之一徑向震動運動(亦即，在一徑向方向中之震動運動)。
在一些實施例之中，一配重208是位於沿著彈性元件206之一位置處，在此，彈性元件206是相對於磁性元件202。舉例來說，如第2圖所示，配重208及磁性元件202是位在旋轉軸204之相對側上。藉由平衡磁性元件202之負載，配重208可用來使磁性元件202穩定。此可補償磁性元件202之重量以及維持平衡於磁電管之一轉動平面中。
第3圖係顯示一物理氣相沉積系統300之一些實施例之剖面示意圖，在此，物理氣相沉積系統300包括有用於透過震動與轉動運動結合而提供一可調整、對稱磁軌之一磁電管。
如第3圖所示，旋轉軸204是沿著一旋動軸心302被設置，此旋動軸心302乃是延伸通過濺鍍靶材114之中心。磁電管是位於濺鍍靶材114之一背側上(亦即，靶材114做為一工件之一相對側)，如此一來，磁性元件202可產生一 或多個磁場304，而此一或多個磁場304乃是延伸通過濺鍍靶材114至位於濺鍍靶材114下之一區域處。磁場304是與在一處理室內之離子運作來增進靠近濺鍍靶材114之電漿的離子化，因而可導致一較高的濺鍍率。
磁性元件202可以包括任何形式或數目的磁石。在一些實施例之中，磁性元件202包括有一或多個永久磁石(例如，釹磁石)。再者，磁性元件202可以包括有任何尺寸之磁石。如第3圖所示，在一些實施例之中，磁性元件202包括有複數個小磁石202a-202d。
藉由置放具有相反極性之小磁石鄰接於彼此，具有一高密度之一或多個磁場304能被達成於濺鍍靶材114之下。磁場304之高密度可提供良好的步驟覆蓋率以及良好的沉積對稱性於工件104之表面上。舉例來說，薄膜306是被沉積以在位於一溝渠之相對側壁上沉積薄膜之間具有對稱性以及在溝渠側壁上具有一薄膜厚度，此薄膜厚度大約是等於位在溝渠底部處之薄膜厚度。
次要外側磁石212具有一磁極性，其可產生一相斥力214於磁性元件202之上。舉例來說，磁性元件202d-212a具有一相同的磁性結構(例如，一S磁極是位於一N磁極之上)。此種結構可造成相同的磁極作用於彼此之上而產生一相斥力，此相斥力是相對於一向外的離心力，以向內推動磁性元件202。
第4圖係顯示一磁電管400之一些替代實施例之俯視示意圖。
磁電管400包括有一磁性元件202，此磁性元件202 具有同心環形的磁石。在一些實施例之中，同心環形的磁石具有一內環形磁石402及一外環形磁石404，其中，內環形磁石402之直徑是小於外環形磁石404之直徑。內環形磁石402及外環形磁石404具有相同的磁極性(例如，一N磁極朝外以及一S磁極朝內)。在一些實施例之中，內環形磁石402及外環形磁石404包括有平行於環之軸的複數個條磁石，如此一來，鄰接的條磁石具有相對的磁極方位。
在一些實施例之中，磁電管400包括有一電磁次要外側磁石406。電磁次要外側磁石406是用於變化次要磁場之強度，其根據被提供至電磁次要外側磁石406之一電流值而被產生。藉由改變以電磁次要外側磁石406所產生之次要磁場之強度，在彈性元件中之徑向長度上的變化幅度(亦即，一彈性長度)能被改變。舉例來說，藉由減少以電磁次要外側磁石406所產生之次要磁場之強度，彈性長度會被減少(亦即，彈性元件會以一減少數量變化其徑向位置)。
在一些實施例之中，電磁次要外側磁石406是位於一接地腔室屏蔽408之外側，此接地腔室屏蔽408是用於局限電漿以及保護一處理室之側壁免於沉積。在一些實施例之中，由電磁次要外側磁石406所產生之次要磁場能被選擇去具有一強度，此強度可防止磁性元件撞擊腔室屏蔽408。
在一些實施例之中，彈性元件206包括有用於控制彈性元件206之長度改變之一動力系統410。舉例來說，動力系統410可以具有用於控制彈性元件206之長度及/或彈 性元件206之長度改變速度之一馬達。藉由改變彈性元件206之長度，磁性元件202相對於濺鍍靶材114之位置可以被改變。再者，彈性長度之大小可以被改變。此是因為改變電磁次要外側磁石406與磁性元件202間之距離亦會改變相斥力的大小。舉例來說，藉由減少彈性元件206之長度，磁性元件202會從電磁次要外側磁石406被進一步移動，因而可降低相斥力214的強度以及降低在彈性元件206之彈性長度中的改變。
第5圖係顯示具有一次要外側磁石502之一物理氣相沉積系統500之一些實施例，在此，次要外側磁石502具有複數個電磁線圈502a、502b。電磁線圈502a、502b能被運作去調整在磁性元件202與次要外側磁石502間之相斥力。
電磁線圈502a、502b具有電導線504之一繞組。當電流通過電導線504時，其會產生正比於電流之一磁場(亦即， B =μ0 ni ，其中， B 是磁場，μ0 是自由空間之透磁率(4˙ TT ˙10-7 V˙s/(A˙m))，n是導線之圈數，以及i 是通過導線之電流)。因此，由次要外側磁石502所產生之磁場強度能藉由改變提供至電導線504之電流而被動態地變化。
在一些實施例之中，電磁線圈502a、502b是被定位以使得延伸通過電磁線圈502a、502b之中心的軸心506與磁電管之旋轉軸204交叉。由於電磁線圈502a、502b是由纏繞軸心506之電導線504所構成，故電流會以一方向流經電磁線圈502a、502b，以產生沿著軸心506之磁場(亦即，其是垂直於濺鍍靶材114之周緣)。藉由控制通過電磁線圈 502a、502b之電流的方向，電磁線圈502a、502b能被運作去改變所產生之磁場的方位。舉例來說，當電流以一第一方向被提供至電磁線圈502a、502b時，具有一第一磁性方位之一磁場會產生。在另一方面，當電流以相反於第一方向之一第二方向被提供至電磁線圈502a、502b時，具有相反於第一磁性方位之一第二磁性方位之一磁場會產生。
如第5圖所示，電流流動之方向是被選擇去產生徑向朝內之一磁場，以造成電磁線圈502a、502b具有一N極位於線圈之內邊緣處以及一S極位於線圈之外邊緣處。在另一方面，倘若電流流動之方向是被選擇去產生徑向朝外之一磁場，電磁線圈502a、502b將會具有一N極位於線圈之外邊緣處以及一S極位於線圈之內邊緣處。
第6a-6b圖係顯示在不同運作時間內之一磁電管狀態之一些示範俯視示意圖。
第6a圖係顯示於一第一時間t1 之一磁電管之一第一狀態600。磁電管之磁性元件202是位於一角度θ1 處以及從濺鍍靶材114之中心之一距離d1 處。
第6b圖係顯示於一第二時間t2 之磁電管之一第二狀態602，其中，第二時間t2 是晚於第一時間t1 。從第一時間t1 至第二時間t2 ，磁性元件202已行進一角度△θ，因而會造成磁電管之磁性元件202位於一角度θ2 >θ1 處。磁性元件202亦已減少其從濺鍍靶材114之中心的距離成一距離d2 <d1 。因此，磁性元件202已遭受在角度位置(例如，從θ1 至θ2 )中之一改變以及在徑向位置(例如，從d1 至d2 )中之一改變。
藉由改變旋轉頻率、彈性元件之可變長度及/或彈性元件之彈性長度，磁軌之路徑能被改變。舉例來說，第7a-7d圖係顯示透過旋轉頻率之各種組合、彈性元件之長度改變以及彈性長度之改變所獲得之磁軌(亦即，磁性元件202所依循的路徑)。熟習此項技術者當可領會磁軌是對稱磁軌之例子，其可以藉由本實施例之磁電管而被達成，並且不侷限於在此所揭露之磁電管的運動。再者，熟習此項技術者當可領會彈性元件之長度是以0-10單位間的單位數量被圖示。此單位數量的值會根據所使用之靶材的尺寸而變化。舉例來說，對於具有一直徑為100mm之一靶材而言，其單位數量為具有一直徑為200mm之一靶材之單位數量的一半(例如，對於一100mm靶材之一單位是10mm，對於一200mm靶材之一單位是20mm)。
第7a圖係顯示一示範之磁軌702之一實施例之一俯視圖700。磁軌702具有一6單位的彈性長度。此意味著磁性元件能夠藉由6單位改變其徑向位置，例如，從靶材之中心起(亦即，從0單位起)，從一4單位的距離至一10單位的距離。磁軌702亦具有等同於一旋轉週期之1/6的一彈性週期。此意味著在一旋轉過程中，磁軌702會擴張，並且然後會返回至一特定徑向數值6次。
第7b圖係顯示一第一修改磁軌706之一實施例之一俯視圖704。第一修改磁軌706顯示了對於磁軌702之改變，其能藉由增加磁性元件之旋轉頻率而被達成。在一些實施例之中，旋轉頻率能藉由增加磁性元件之旋轉速度而被增加。藉由增加磁性元件之旋轉速度，磁性元件在一旋轉過 程中能擴張及返回其原始徑向數值。舉例來說，第一修改磁軌706具有等同於一旋轉週期1/3之一彈性週期，如此一來，在一旋轉過程中，磁軌將會擴張，並且然後會返回其原始徑向數值3次。
第7c圖係顯示一第二修改磁軌710之一實施例之一俯視圖708。第二修改磁軌710顯示了對於磁軌702之改變，其能藉由減少彈性元件之彈性長度而被達成。在一些實施例之中，彈性長度能藉由改變由次要外側磁石所產生之次要磁場強度(及相斥力)而被減少。藉由減少由次要外側磁石所產生之次要磁場強度，磁性元件會以一較小的量改變其徑向位置。舉例來說，具有一4單位彈性長度之第二修改磁軌710可從靶材之中心改變其徑向位置從一6單位的距離至一10單位的距離(例如，從8至10及從8至6彈性變化)。
第7d圖係顯示一第三修改磁軌714之一實施例之一俯視圖712。第三修改磁軌714顯示了對於磁軌702之改變，其能藉由減少彈性元件之可變長度而被達成。藉由減少彈性元件之可變長度，磁性元件會改變其繞著更靠近靶材中心之一位置的位置。舉例來說，第三修改磁軌714可改變其繞著從靶材中心之一5單位距離的徑向位置。再者，減少彈性元件之長度可使磁性元件進一步從次要磁性元件移動，因而可降低相斥力之強度以及彈性元件之彈性長度。舉例來說，第三修改磁軌714具有一2單位的彈性長度。
熟習此項技術者當可領會在此所揭露之彈性元件可以包括多種可延伸的結構。第8a圖至第10圖係顯示用於變 化一磁電管之磁性元件之徑向位置之一彈性元件之三個可能的實施例。
第8a-8b圖係顯示具有一氣動閥804之一彈性元件802之一磁電管800之一些實施例之方塊圖。
磁電管800包括有用來使一旋轉軸204繞著一旋轉軸心302旋轉之一馬達128，在此，旋轉軸心302係延伸通過一濺鍍靶材114之中心。旋轉軸204是連接於具有一圓筒806、一彈性元件802及磁性元件202之磁電管之一懸臂結構。熟習此項技術者當可領會彈性元件802可以包括有含一或多個彈性零件之圓筒806，此一或多個彈性零件乃是連接於旋轉軸204與磁性元件202之間。此一或多個彈性零件提供一彈力，其可允許磁性元件202以一徑向震動運動方式移動。
氣動閥804是用於控制空氣的流動，以允許空氣進入及離開圓筒806，其具有一可移動的活塞810。活塞810是連接於位在一側上之一彈簧808以及位在另一側上之磁性元件202。由於空氣是透過氣動閥804進入至圓筒806中，故空氣的壓力會推動活塞810，以使得彈簧808從其平衡位置擴張。
如第8a圖所示，當氣動閥804被關閉時，空氣無法從圓筒806離開以及磁性元件202是位於從旋轉軸心302之一第一中間距離d1 處(亦即，彈性元件能繞著一第一距離d1 震動)。如第8b圖所示，當氣動閥804被開啟時，壓縮空氣是藉由彈簧808所施加之力被帶離圓筒806，當彈簧808返回至其平衡位置時。當彈簧808收縮時，活塞810 會移動，因而可改變磁性元件202之位置至從旋轉軸心302之一第二中間距離d2 處。因此，藉由開啟與關閉氣動閥804，彈性元件802能改變一磁性元件202相對於旋轉軸心302之位置。
第9a-9b圖係顯示一磁電管之一些實施例之方塊圖，其中，磁電管900包括具有一導螺旋設計之一彈性元件908。
磁電管900包括有用於使一旋轉軸204繞著旋轉軸心302轉動之一第一馬達128，在此，旋轉軸心302是延伸通過一濺鍍靶材114之中心。旋轉軸204是連接於含有一第二馬達904之一齒輪箱902。齒輪箱902是連接於一螺桿906。螺桿906之一第一端是連接於磁性元件202(例如，經由一或多個彈性零件)以及螺桿906之一第二端是連接於一配重208。
齒輪箱902是用於轉動一螺桿906，因而可以轉化第二馬達904之轉動運動成可改變磁性元件202相對於齒輪箱902之位置的一線性運動。在一些實施例之中，螺桿之第一端及第二端具有相反的螺紋方向，如此一來，當螺桿906轉動時，相反的螺紋方向可使磁性元件202及配重208移動於相反的方向中。
舉例來說，如第9a圖所示，磁性元件202是位於從旋轉軸心302之一第一中間距離d1 處。藉由轉動螺桿906，磁性元件202是被移動至於從旋轉軸心302之一第二中間距離d2 處，如第9b圖所示。再者，由於相反的螺紋方向，配重208是被移動於一相反的方向中。在一些實施例之 中，磁性元件202及配重208是以相同的速度移動於相反的方向中。然而，熟習此項技術者當可領會配重208及磁性元件202之相對運動可根據螺紋特徵而被調整。
第10圖係顯示一磁電管1000之一些實施例之方塊圖，其中，磁電管1000包括具有一蝸輪傳動齒輪設計之一彈性元件1010。
磁電管1000包括有用於使一旋轉軸204繞著旋轉軸心302轉動之一第一馬達128，在此，旋轉軸心302是延伸通過一濺鍍靶材114之中心。旋轉軸204是連接於含有一第二馬達1004之一齒輪箱1002。第二馬達1004是用於驅動一蝸輪1006，具有邊緣為直線形以及平行於旋轉軸心之齒部，與一蝸輪齒輪1008嚙合(亦即，以一螺釘之形式)。
一磁性元件202是連接於蝸輪齒輪1008之一端(例如，經由一或多個彈性零件)，而一配重208是連接於蝸輪齒輪1008之一相對端之上。當第二馬達1004使蝸輪1006轉動時，蝸輪齒輪1008會使磁性元件202及配重208移動於一相同的方向中，因而可改變磁性元件202相對於旋轉軸心302之位置。
第11圖係顯示用於使一磁電管運作來提供透過震動與轉動運動之結合而獲致之一可調整的、對稱磁軌之一方法1100之一些實施例之流程圖。
在步驟1102，一偏壓是被施加於位在一處理室內之一濺鍍靶材。此偏壓會造成高能量離子從位在處理室內之電漿去噴濺濺鍍靶材以及產生靶材原子。
在步驟1104，一電源是被運作以提供電力於具有定位 在濺鍍靶材之背側上之一磁性元件之一磁電管，以產生延伸通過濺鍍靶材之一或多個磁場。
在步驟1106，一第一流動元件是被運作去同時使磁性元件移動於一環狀方向之中。此環狀方向是延伸相切於徑向方向。在一些實施例之中，第一流動元件包括有連接於彈性元件之一旋轉軸以及用於使彈性元件繞著一旋轉軸心轉動。
在步驟1108，一第二流動元件是被運作去使磁性元件直線移動於一徑向方向之中。此徑向方向是從濺鍍靶材之一中心延伸徑向朝外。在一些實施例之中，第二流動元件包括有用於改變其長度之一彈性元件。彈性元件可以包括有一氣動閥彈簧、一導螺釘、或一蝸輪驅動裝置。在一些實施例之中，第二流動元件更包括有被運作去產生一相斥力於一徑向朝內方向中之一次要外側磁石。此相斥力是被一朝外離心力所對抗，以達成一震動運動於徑向方向中。
第一流動元件及第二流動元件可使磁性元件同時運動於一環狀方向及一徑向方向中，以使得對稱之磁性震動加轉動軌道能夠產生。對稱磁軌可以在一短沉積時間內確保良好的晶圓均勻度。
在步驟1110，磁電管之一或多個運作參數是被調整以變化磁軌，在一些實施例之中。在各種實施例之中，一或多個運作參數可以包括有旋轉頻率、彈性元件之可變長度及/或彈性元件之彈性長度。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、500‧‧‧物理氣相沉積系統
102、216‧‧‧處理室
104‧‧‧工件
106‧‧‧支撐座
108‧‧‧線圈
110、120‧‧‧發電機
112‧‧‧電漿
114‧‧‧濺鍍靶材
116‧‧‧高電壓直流電源
118‧‧‧靶材原子
122、400、800、900、1000‧‧‧磁電管
124、202‧‧‧磁性元件
126、304‧‧‧磁場
128‧‧‧馬達、第一馬達
129a‧‧‧入口
129b‧‧‧出口
132‧‧‧第一配重
134‧‧‧第一樞接點
136‧‧‧剛性結構
138‧‧‧第二樞接點
140‧‧‧上視圖
142、210、702‧‧‧磁軌
202a、202b、202c、202d‧‧‧磁石
204‧‧‧旋轉軸
206、802、908、1010‧‧‧彈性元件
208‧‧‧配重
212、212a、212b、502‧‧‧次要外側磁石
214‧‧‧相斥力
302‧‧‧旋動軸心
306‧‧‧薄膜
402‧‧‧內環形磁石
404‧‧‧外環形磁石
406‧‧‧電磁次要外側磁石
408‧‧‧接地腔室屏蔽
410‧‧‧動力系統
502a、502b‧‧‧電磁線圈
504‧‧‧電導線
506‧‧‧軸心
600‧‧‧第一狀態
602‧‧‧第二狀態
704、708、712‧‧‧俯視圖
706‧‧‧第一修改磁軌
710‧‧‧第二修改磁軌
714‧‧‧第三修改磁軌
804‧‧‧氣動閥
806‧‧‧圓筒
808‧‧‧彈簧
810‧‧‧活塞
902、1002‧‧‧齒輪箱
904、1004‧‧‧第二馬達
906‧‧‧螺桿
1006‧‧‧蝸輪
1008‧‧‧蝸輪齒輪
θ1 、θ2 、△θ‧‧‧角度
d1 ‧‧‧距離、第一中間距離
d2 ‧‧‧距離、第二中間距離
t1 ‧‧‧第一時間
t2 ‧‧‧第二時間
第1a圖係顯示具有一磁電管之一物理氣相沉積系統之剖面示意圖；第1b圖係顯示根據第1a圖之磁電管之俯視示意圖；第1c圖係顯示由第1b圖所示之磁電管所獲致之一示範的磁軌；第2圖係顯示一物理氣相沉積系統之一些實施例之俯視示意圖，其中，物理氣相沉積系統包括有用於透過震動與轉動運動之結合而提供一對稱磁軌之一磁電管；第3圖係顯示一物理氣相沉積系統之一些實施例之剖面示意圖，其中，物理氣相沉積系統包括有用於透過震動與轉動運動結合而提供一對稱磁軌之一磁電管；第4圖係顯示一物理氣相沉積系統之一些更詳細實施例之俯視示意圖，其中，物理氣相沉積系統包括用於透過震動與轉動運動結合而提供一對稱磁軌之一磁電管；第5圖係顯示用於在磁電管中引起震動運動之一次要外側磁石之一些實施例之立體示意圖；第6a-6b圖係顯示隨時間推移之磁電管之狀態之一些示範俯視示意圖；第7a-7d圖係顯示能藉由磁電管獲致之一些示範的之磁軌；第8a-8b圖係顯示具有一氣動閥之一彈性元件之一些實施例之側視示意圖； 第9a-9b圖係顯示具有一齒輪設計之一彈性元件之一些實施例之側視示意圖；第10圖係顯示具有一螺釘設計之一彈性元件之一些實施例之側視示意圖；以及第11圖係顯示用於使一磁電管運作來提供透過震動與轉動而獲致之一對稱磁軌之一方法之一些實施例之流程圖。
100‧‧‧物理氣相沉積系統
102‧‧‧處理室
104‧‧‧工件
106‧‧‧支撐座
108‧‧‧線圈
110、120‧‧‧發電機
112‧‧‧電漿
114‧‧‧濺鍍靶材
116‧‧‧高電壓直流電源
118‧‧‧靶材原子
122‧‧‧磁電管
124‧‧‧磁性元件
126‧‧‧磁場
128‧‧‧馬達
129a‧‧‧入口
129b‧‧‧出口

Claims (9)

  1. 一種物理氣相沉積系統，包括：一處理室，係容置一工件；一濺鍍靶材，設置於該處理室之內；以及一磁電管，包括：一磁性元件，定位於該濺鍍靶材之一背側上，係用以產生在該處理室內與離子運作之一磁場；一第一流動元件，繞一樞轉點旋轉，係用以使該磁性元件移動於一環狀方向之中；一第二流動元件，係用以使該磁性元件直線擺動於與該環狀方向中之移動同時發生之一徑向方向之中，其中，同時發生之環狀與徑向移動係使該磁性元件沿一磁軌移動，該磁軌對稱於一直線，該直線延伸穿過該樞轉點；以及一次要外側磁石，係繞著該濺鍍靶材之一周緣被定位，並且係產生作用於該磁性元件上之一次要磁場，以使一相斥力徑向朝內推動該磁性元件，其中，該相斥力係對抗由該磁性元件之旋轉所產生之一離心力，以在該磁軌之中提供一徑向震動移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之物理氣相沉積系統，其中，該第一流動元件包括一旋轉軸，係用以使該磁性元件繞著該濺鍍靶材之一中心旋轉，該第二流動元件包括一彈性元件，以及該彈性元件具有一可變長度，並且係連接於該磁性元件與該旋轉軸之間，沿一徑向線從該旋轉軸朝該濺鍍靶材之該周緣延伸。
  3. 一種用於一物理氣相沉積系統之磁電管，包括：一磁性元件，係產生在電漿內與離子運作之一磁場，以增加一濺鍍靶材之濺鍍；一旋轉軸，係由一第一馬達所運作，以使該磁性元件繞著該濺鍍靶材之一中心旋轉；一彈性元件，連接於該磁性元件與該旋轉軸之間，其中，該彈性元件係用於在該磁性元件之旋轉過程中連續變化該旋轉軸與該磁性元件之間的一徑向距離；以及一次要外側磁石，係繞著該濺鍍靶材之一周緣被定位，並且係產生作用於該磁性元件上之一次要磁場，以使一相斥力徑向朝內推動該磁性元件，其中，該相斥力係對抗由該磁性元件之旋轉所產生之一離心力，以在該磁軌之中提供一徑向震動移動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之用於一物理氣相沉積系統之磁電管，其中，該彈性元件包括：一圓筒，具有一可移動活塞，其中，該可移動活塞係連接於位在一側上之一彈簧以及位在一相對側上之該磁性元件；以及一氣動閥，係用以控制流入及流出該圓筒之空氣的流動，其中，該磁性元件從該濺鍍靶材之中心之一距離係藉由變化在該圓筒內之空氣壓力而被控制，以改變該可移動活塞之位置。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之用於一物理氣相沉積系統之磁電管，其中，該彈性元件包括：一齒輪箱，具有與一螺桿連接之一第二馬達，其中， 該螺桿具有連接於該磁性元件之一第一端以及連接於一配重之一第二端；其中，該齒輪箱係根據該第二馬達之運轉來使該螺桿轉動，以使該磁性元件及該配重進行直線移動。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之用於一物理氣相沉積系統之磁電管，其中，該彈性元件包括：一第二馬達，係用以驅動具有齒部之一蝸輪，其中，該齒部具有筆直以及平行於一旋轉軸之邊緣；以及一螺旋齒輪，具有連接於該磁性元件之一第一端以及連接於一配重之一第二端，並且係與該蝸輪嚙合；其中，該蝸輪係使該磁性元件及該配重進行直線移動。
  7. 一種用於使一磁電管運作以提供一可調整對稱磁軌之方法，包括：使一電源運作以提供電力於具有一磁性元件之該磁電管，以產生延伸通過一濺鍍靶材之一或多個磁場；使一第一流動元件運作，以使該磁性元件移動於一環狀方向之中；以及使一第二流動元件運作，以使該磁性元件直線擺動於與該環狀方向中之移動同時發生之一徑向方向之中，其中，使該磁性元件移動於環狀方向與該徑向方向中之步驟係提供一對稱磁軌。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於使一磁電管運作以提供一可調整對稱磁軌之方法，其中，使一第一流動元件運作之步驟包括：使一旋轉軸運作，以使該磁性元件繞著該濺鍍靶材之一中心旋轉。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之用於使一磁電管運作以提供一可調整對稱磁軌之方法，其中，使該第二流動元件運作之步驟包括：變化連接於該磁性元件與該旋轉軸之間之一彈性元件的長度；使繞著該濺鍍靶材之一周緣被定位之一次要外側磁石運作，以產生作用於該磁性元件上之一次要磁場，以使一相斥力徑向朝內推動該磁性元件；其中，該相斥力係對抗由該磁性元件之旋轉所產生之一離心力，以在該磁軌之中提供一徑向震動移動。
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